加利福尼亞州門洛帕克- 1991年秋天，當售價12,000美元的SPARCstation提供的功率可能是當今高端PC的十分之一時，Sun Microsystems的幾位高管前往阿斯彭繪制了該公司的技術未來。我們知道在SuperSPARC之后我們必須擁有新一代的機器，”桌面工程副總裁Ken Okin回憶說。“我們真的走上了一座大山，挖掘出了UltraSPARC的內部結構” - 機器的運行速度(大約是現(xiàn)有系統(tǒng)速度的四倍)，以及它們開發(fā)所需的新技術。結果：新一代64位機器具有巨大的性能飛躍，包括100-Mbits / sec網(wǎng)絡和高達505 SPECfp92(比150-MHz Pentium Pro的浮點性能高出一倍多)。來自耗電用戶的早期評論是積極的。“人們排隊等候使用Sun的系統(tǒng)，”桑迪亞國家實驗室的John Zepper說。

人工智能長期以來一直是開發(fā)人員從事高性能計算和基于云的系統(tǒng)的工具。人工智能改變了網(wǎng)絡監(jiān)控方式，電子郵件掃描方式，甚至是我們與手機和設備交互的方式。雖然AI和機器學習總是感覺像是一個生活在實時嵌入式系統(tǒng)之外的遙遠工具，但機器學習正在基于微控制器的系統(tǒng)中實現(xiàn)，事實上，它已經(jīng)存在!

為了使UltraComputing成為現(xiàn)實，工程師們將如何大幅提高信息流經(jīng)系統(tǒng)的速度，如何在圖形性能上實現(xiàn)巨大飛躍，以及如何將盡可能多的電子設備塞入可用空間。“我有很多白發(fā)，”Sun Micro-systems Computer公司高級桌面系統(tǒng)部門經(jīng)理Les Poltrak笑著說。

高科技水晶球。預測未來的市場需求總是一件冒險的事情。但在計算機行業(yè)尤其棘手，產(chǎn)品在幾個月內就會過時。在這里，遠程規(guī)劃意味著投注何時可以為其全部量產(chǎn)的技術做好準備。一場高風險的賭博：依靠剛剛起步的球柵陣列(BGA)封裝技術 - 今天很常見，但是在92年新出現(xiàn) - 將足夠的電路填充到印刷電路板上。“我們推動了這個行業(yè)，”桌面工程總監(jiān)Todd Lynch說。

工程師們還決定在機器中使用100-Mbit / sec以太網(wǎng)網(wǎng)絡，比現(xiàn)有慣例提高了十倍。這是一個明智的舉措，隨后網(wǎng)絡流量的爆炸，由萬維網(wǎng)和巨大的CAD文件驅動。

對于Sun來說，為期四年的Ultra項目看起來越來越緊迫，因為分析師開始批評該公司在電源和圖形功能方面落后于競爭對手。“每個人都知道公司的未來取決于此，”林奇說。

但該計劃的重要性也帶來了很大的好處。團隊成員表示，他們在獲得完成工作所需的人力，資金和其他資源方面沒有任何問題。估計有800人從事Ultra開發(fā)工作，可以訪問由600臺計算機組成的網(wǎng)絡，僅用于設計UltraSPARC處理器。

為了實現(xiàn)Ultra的飛躍，工程師們知道他們需要的不僅僅是更快的處理器。在對各種替代方案進行了一年的檢查之后，他們決定放棄傳統(tǒng)的總線技術，轉而采用分組交換的交叉條互連。

系統(tǒng)總線一次允許一個數(shù)據(jù)事務。但是，新的互連有3個路徑輸入和輸出。工程師把它比作電話派對線路之間的差異 - 在任何給定時間只能進行一次會話 - 以及處理多個呼叫的更現(xiàn)代的電話網(wǎng)絡。這種分組交換機互連之前已經(jīng)在高端系統(tǒng)中使用過;德州儀器公司的工程師致力于Sun規(guī)范，將這一概念簡化為三個通道，并將其轉移到桌面。

工程師們還面臨著使用BGA技術設計PCB的挑戰(zhàn)，BGA技術在網(wǎng)格上提供非常密集的互連，而不僅僅是周邊。因此，設計師可以在電路板底部封裝700個元件，在頂部封裝1300個元件。“我們必須定義和設計以前不存在的路由規(guī)則，”電氣系統(tǒng)經(jīng)理Brian Verstegen說。“我們在制造過程中完成了特殊的測試板，以確保該過程的合格性。”他說，沒有BGA，Ultra設計是不可能的。

董事會設計師Eric Selna表示，三維建模對于采用新技術設計包裝至關重要。“我們不是在等待原型，以確定它是否有效。”

測試程序也發(fā)生了變化，以滿足項目需求時間和成本壓力排除了公司典型的裝配程序，這些程序在大型步入式烤箱的不同階段測試系統(tǒng)。相反，工程師設計的能夠改變測試的工作頻率，模仿烤箱中的壓力。“我們找到了更聰明的方法來完成工作，”他說。

從理論到產(chǎn)品。一旦Ultra架構的廣泛技術概述到位，工程師就轉而從廣泛的設計中創(chuàng)造出真實的產(chǎn)品。最初的計劃是使用現(xiàn)有的3英寸機箱設計“Ultra 1”工作站 - 這是一項艱巨的任務。

“由于需要高功率輸出 - 180W - 電源可能阻止通過盒子的空氣流動，因此需要在最初用于100W電源的空間內進行，”Ultra的機械項目首席工程師Lee Winick解釋道。 “這將意味著限制氣流，昂貴(小型化)組件，高風扇轉速等。”但公司官員并不熱衷于修改著名的3英寸太陽“披薩盒”形式。

“到去年7月左右，我們意識到它無法正常工作，”臺式機系統(tǒng)機箱工程經(jīng)理Dimitry Struve回憶道。“時間在流逝。而開始新事物的想法令人生畏。”特別是因為最初的18個月項目要求對現(xiàn)有底盤進行簡單修改;已經(jīng)八個月了，球隊不得不從零開始。

新計劃為盒子增加了另一個高度 - 然后團隊有10個月的時間來創(chuàng)建新系統(tǒng)。一個主要問題：冷卻。工程師不得不與40W中央處理集群進行斗爭，當時新的奔騰 - 功耗更低 - 正在挑戰(zhàn)其他地方的工程師。

在最初考慮一些特殊的冷卻方案時，Sun工程師最終使用安裝在散熱器上的TCM(熱冷卻模塊)風扇。

在Ultra 1中，沖擊風扇直接在處理器上吹動湍流空氣。電源中的Bulkflow風扇疏散主CPU腔，而前風扇則冷卻系統(tǒng)驅動器。高端，可升級的Ultra 2具有兩個額外的風扇。“安靜地冷靜是最困難的事情，”Ultra 2的機械項目負責人Vince Hileman說。

新的合作方式。如何讓團隊成員了解每日進度和關鍵數(shù)據(jù)的變化?Winick轉而使用當今熱門的互聯(lián)網(wǎng)技術進行內部使用，并為所有項目工程師創(chuàng)建了一個類似于萬維網(wǎng)的內部網(wǎng)站。

此舉是對Sun的一次離職，其中企業(yè)文化圍繞著電子郵件，而工程師習慣于每天被數(shù)百條消息所淹沒。相反，團隊成員有責任記住登錄并檢查信息更新。“這需要人們參與這個項目，因為你沒有把數(shù)據(jù)推出去，”Struve指出。

除了使用新技術設計產(chǎn)品的主要問題外，工程師還必須傾向于圍繞任何系統(tǒng)的典型細節(jié)。在一個案例中，該團隊決定用行業(yè)標準連接器取代Sun專有的外圍設備微型連接器。這讓客戶更快樂，但也讓設計師爭相尋找可用的空間。

增加電路板尺寸會使成本難以接受，因為現(xiàn)有尺寸只允許它們?yōu)槊繅K原材料制造四塊電路板;較大的電路板會將每塊電路板切割成兩塊電路板，造成大規(guī)模浪費。一種解決方案是重新使用專為系統(tǒng)測試而設計的卡邊連接器;它現(xiàn)在也是內部SCSI端口，省去了額外的連接器和安裝它所需的電路板面積。

工程師使用特殊的“熱模”測試系統(tǒng)設計 - 可以精確測量結溫以尋找潛在熱點的芯片。盡管大量使用計算機模擬工具，Struve指出，“實驗工作比你想象的要多得多。”工程師們還開發(fā)了許多快速原型模型。

原型通常用于在進入生產(chǎn)之前驗證設計，但是Sun團隊通過同時發(fā)布工具和快速原型數(shù)據(jù)，縮短了一周的開發(fā)時間。Winick解釋說，由于只需幾天時間就可以恢復模型，如果原型顯示出問題，可以輕松更改工具說明。

“我們在資格認證過程中更早地完成了最終生產(chǎn)質量，”他說。“這需要大力推動項目前端發(fā)布工具;但要減少工作量和風險，并增加后端的信心 - 這是一個值得歡迎的權衡。”Sun還取消了典型的聚氨酯化妝品塑料周期，這超出了剩余工具修改的費用。

Sun工程師發(fā)現(xiàn)自己與英國的底盤供應商，奧地利和日本的電源制造商以及全球其他供應商密切合作。“我們的供應商從第一天開始就是設計過程的一部分，”Ultra 1的操作機械工程師Hassan Siahpolo表示。對于曾經(jīng)成為成熟設計的第二來源的英國供應商來說，這是一種全新的體驗。

隨著產(chǎn)品發(fā)布的臨近??，工程師們?yōu)榱双@得業(yè)內最快的桌面工作站而爭吵不休。Lynch表示，將系統(tǒng)緩存加倍并以200 MHz的頻率運行CPU仍然讓他們只比數(shù)字設備公司最新的Alpha工作站更羞澀 - 直到他們轉向并行編譯器以進一步提升性能并聲稱他們最終領先。

并非所有行業(yè)分析師都認為Ultra 2在實際應用中實際上優(yōu)于DEC的Alpha。并且，有幾點需要注意，隨著其他計算機制造商宣布其下一代產(chǎn)品，可能會實現(xiàn)跨越式發(fā)展。但是，業(yè)內觀察人士認為，Ultra允許Sun以非常激進的價格重返桌面技術競賽。對于Sun用戶，Ultra可以使用Parametric Technology的Pro / ENGINEER等軟件在工程任務中提供兩倍或更多的舊SPARCstations性能。

在Sun歷史上，Ultra推出是最奢華的 - 也是最昂貴的。“當我們中的一些人看到宣布，演示時，我們想，'哇，這真的很熱，'''Struve笑道。

“最重要的是，這對Sun來說是個好消息，”Dataquest的分析師Andy Feit說。“他們從非常弱的技術變?yōu)榉浅碗s的游戲。它設計精良，并且可以按照人們愿意支付的價格建造，以便可以制造。”